数控机床的人体工程学分析

【摘 要】在数控机床设计中合理运用人体工程学，可以给人视觉上带来美感，操作起来舒适方便，在增加产品附加值同时，更有利于人工作效率的提高。

【关键词】数控机床；人体工程学；分析

数控机床是现代化大批量生产加工过程中不可缺少的设备之一，也是机电设备中典型的高科技产品。它操作的舒适性、安全性都会直接影响人工作的效率，因此在数控机床的设计制造中，应该更多关注如何进行人性化设计。本文拟从以下几方面进行人机分析。

1数控机床外观造型的人体工程学分析

1.1机床外罩的人性化设计

现代的数控机床多数由整张钣金对内部工作台进行全方位的包裹，视觉上更具整体性，操作上更具安全性，因此机床外罩的外观造型设计是整个机床的主调，其他零部件的设计基本上要做到和外罩的造型和谐统一，常见的方正直面的造型给人以稳重端庄大方的心理感觉；平面加曲面的方式造型给人感觉流畅温婉圆润；平面加斜面的造型让人感觉富有变化。各种造型都很简洁明快，表现出了机床高精度、高速度、高效率的特点，视觉上满足人的审美。

1.2机床门的人性化设计

机床门的造型要配合机床外罩的形状，使整体造型具有流畅和谐的感觉。由于机床门的宽度尺寸会影响机床整体造型和机床使用性能的好坏。比较人性化的设计是使门的设计宽度略大于工作台的宽度，以方便人装卡工件的需要。工作台小的机床设计成单开门，工作台宽大的设计成双开门，推拉操作轻巧，便于操作加工。

1.3观察窗的人性化设计

观察窗是人观察工件加工的途径，不同类型的机床由于功能的不同，观察窗尺寸差别很大。通常观察窗的设计高度由五十百分位的人体视高尺寸来确定，以满足不同身高的人。工作范围较宽广的机床甚至采用多个观察窗，以满足对工件不同加工部位的观察。观察窗的造型除了常见的传统的矩形大圆角形式可以清晰观察机床的工作情况，还有圆形或方形阵列的格子窗，使得数控机床的整体造型统一中获得变化，呆板中不失活力。

1.4门把手的人性化设计

门把手是人经常接触的部件，其设计形式直接影响人的工作效率。数控机床常见的是安装长把手，以适合不同身高的人操作。截面多为圆形或椭圆形，直径在12～18mm左右，主要满足人手的抓握形状，方便施力推拉门。垂直型长把手一般都安装在机床门最佳控制区，位置摆放美观即可。还有一种短把手需考虑人手的宽度尺寸，一般在75mm之上，可以使抓握轻松舒适。安装短把手时，一般选取第五十百分位的人体身高作参考，无论水平型还是垂直型，都放置在机床门中间偏下的地方，保证抓握时手臂和手腕在同一直线上，人可以自然用力。

2数控机床控制面板的人机界面分析

数控机床操作是人机交互的过程，控制面板的人机界面包括显示区和操控区。这里着重分析操控区的人机要素。

2.1控制按键的人性化设计

一般是由操作者的手指完成指定动作，普通的设计采用有一定行程的下压式按键，通常设计成圆形或矩形，大小和正常人体手指平均尺寸相匹配。有些按键的表面还被处理成手指负形，使按压上去的手感较好。还有液膜式触摸按键，体积小，用力轻，空间紧凑，美观实用。按键排列通常按照功能进行分区，同类按键摆放在一起，整齐有序；重要功能的按键放在醒目、便于操作的位置，形状颜色与众不同，可防止误操作。通常按键区放置在比人手肘略高、眼睛低的地方操作才是最舒适的。

2.2手柄的人性化设计

手柄是常见的单手移动控制器，其形状是参考人手握姿的结构特征和生理尺寸，使手心预留一定空腔，方便抓握，握感舒适，一般设计成球型或者锥形，并适当套上塑胶或硅胶，处理成带有大小形状不同的纹理，以产生足够的摩擦力防止打滑，方便人控制施力动作，减轻反复操作的疲劳感。

3数控机床色彩的人体工程学分析

3.1整体色彩的搭配

色彩在数控机床设计当中是先于形态映入我们眼睛，要满足人—机—环境的协调要求，数控机床整体的色彩不能繁复，二三种颜色即可，色彩越简洁醒目，整体感越强。通常单色外罩会显得单调呆板，笨重乏味，所以目前多采用套色外罩，使用大面积明快而不鲜艳的色彩（灰白色），以免引起操作者的视疲劳，而机床门选用醒目的颜色（橙红、黄色等），起锦上添花的作用，而且和工厂使用的环境相匹配。人在这种人机合一的条件下工作，生理和心理感受变得轻松，无形中可以提高工作效率。

3.2局部色彩功能分区

控制面板上的按键合理的进行色彩设计可以区分功能区域，增加辨识度，便于操作，提高安全系数，在整体的造型中起点缀修饰的作用。具有特殊功能的按键采用如红、黄、绿等有警示作用的色彩，可使人准确无误的操作。

总之，设计数控机床时，要充分考虑人的生理心理需要，其控制操作应该符合人的使用习惯，做到容易识别，便于操作，不易疲劳，感觉舒适，才能真正做到以人为本。

参考文献：

[1]丁玉兰.人机工程学. 北京理工大学出版社.2005

[2]张柱银.数控原理和数控机床.北京化学工业出版社.2003

[3]魏辉.机床人机设计研究.2008（32）

作者简介：

蒋欣，（1978～），女，江苏宜兴人，学历：大学本科，专业：工业设计，研究方向：工业设计。